Quantized Parallel Particle Filtering on FPGA for Onboard High-Speed Target Tracking

본 연구는 온보드 환경에서 고속 탄도 목표물과 같은 비선형/비가우시안 표적을 실시간으로 추적하기 위한 파티클 필터 가속화 방안을 제안한다. 기존의 순차적 방식의 파티클 필터는 대량의 파티클 연산으로 인해 실시간 처리에 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 양자화 기법과 병렬 처리를 결합한 새로운 하드웨어 가속 구조를 제안한다. Zynq FPGA 플랫폼을 기반으로 연산 병목 연산 구간인 Model Propagation과 리샘플링을 위한 IP를 설계하였으며, 배정밀도 연산을 INT16 정수 연산으로 변환하는 클리핑 기반의 대칭 양자화 기법을 적용하고 파이프라이닝 및 언롤링 기법을 적용하여 연산 효율을 극대화했다. 시뮬레이션 결과, 제안된 구조는 전체 실행 시간을 48% 단축하는 데 성공했으며, 양자화로 인한 오차는 최종 추적 성능에 미미한 영향을 미쳐 기존과 동일한 수준의 정확도를 유지했다.